Учёные преодолели дифракционный предел, усилив возможности микроскопии

Фото из открытых источников

У оптического разрешения микроскопов есть ограничения, вызванные законами оптики. В первую очередь, это дифракционный предел, что заставляет при большом увеличении практически впритык располагать образцы под микроскопом. Но сегодня учёные осваивают визуализацию методом интерферометрии, в частности, при наблюдении за чёрными дырами виртуальным телескопом Горизонта событий размерами с целую планету. С оптикой сложнее, но прорыв и здесь возможен, сообщает ресурс phys.org.

Исследователями из Университета Коннектикута (UConn) разработан новый оптический датчик изображения Multiscale Aperture Synthesis Imager (MASI), технология которого схожа с алгоритмом работы телескопов Горизонта событий. Новая технология даёт возможность преодоления фундаментальных оптических ограничений без применения линз и крайне сложной физической синхронизации массива отдельных оптических датчиков.

Технология MASI функционирует на базе массива программируемых сенсоров, что размещены или ориентированы на разные слои дифракционной плоскости. Каждый сенсор отвечает за независимый захват сырых дифракционных паттернов света, содержащих информацию об амплитуде (яркости) и о фазе волны отражённого от объекта света. Затем алгоритмы принимаются восстанавливать сложные волновые поля света, что отражён от наблюдаемого объекта, автоматически синхронизируя данные от всех сенсоров. Так создается изображение.

Эксперименты показывают: технология даёт возможность достигать субмикронного разрешения (на уровне микрометров и ниже) в условиях съёмке с расстояния в несколько сантиметров. Для медицины это критично важно, даст возможность наблюдений на теле и органах человека, где ранее требовался срез тканей.

Важный плюс технологии MASI — она не требует идеального выравнивания датчиков и даёт возможность линейного масштабирования. Большего разрешения здесь можно достичь, лишь добавляя новые сенсоры в систему. Остальное делают алгоритмы.

Применение новинка найдёт в разных сферах: здравоохранение и биологические исследования, контроль качества продукции на производстве, криминалистика и многие другие направления.